氣提式接觸氧化法處理生活污水的試驗(yàn)研究

吳彥洲,王維紅

(新疆農(nóng)業(yè)大學(xué) 水利與土木工程學(xué)院,新疆烏魯木齊 830052)

氣提式接觸氧化法處理生活污水的試驗(yàn)研究

吳彥洲,王維紅

(新疆農(nóng)業(yè)大學(xué) 水利與土木工程學(xué)院,新疆烏魯木齊 830052)

針對(duì)氣提式接觸氧化法處理生活污水處理效果的影響因素,在實(shí)驗(yàn)室條件下,以某中學(xué)學(xué)生住宿區(qū)的生活污水為原水,結(jié)合概率與統(tǒng)計(jì)學(xué)中的正交試驗(yàn)原理,分析論證了水溫,氣水比,水力負(fù)荷對(duì)考察指標(biāo)COD去除率的影響顯著性。結(jié)果表明,水溫在20℃時(shí),處理效果相對(duì)較好,最佳氣水比和水力負(fù)荷分別為16∶1和5.0 m3/d,COD和氨氮平均去除率分別為80%和56%,且出水COD、氨氮等指標(biāo)均達(dá)到了城市雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

氣提;接觸氧化;生活污水

0 引 言

生物接觸氧化法是一種高效的水處理工藝。利用反應(yīng)器內(nèi)的填料及生物膜對(duì)有機(jī)物進(jìn)行吸附和阻留并在微生物作用下降解[1]。生物接觸氧化法兼有活性污泥法和生物膜法的耐沖擊負(fù)荷強(qiáng)、管理簡(jiǎn)單、處理效果穩(wěn)定等特點(diǎn)[2-4]。填料的性能對(duì)處理效果有直接影響[5]。利用氣提和接觸氧化法相結(jié)合而形成氣提式接觸氧化工藝,氣提反應(yīng)器在為接觸池充氧的同時(shí),還起到均勻布水的作用。

1 試驗(yàn)裝置及方法

1.1 污水水質(zhì)

試驗(yàn)期間取某中學(xué)學(xué)生住宿區(qū)的生活污水為試驗(yàn)原水,進(jìn)水COD 30 mg/L～250 mg/L、氨氮 30.1 mg/L～26.5 mg/L、水溫 10℃～25℃、pH 值 6.5～7.5。

1.2 分析項(xiàng)目和方法

所有指標(biāo)均采用標(biāo)準(zhǔn)法進(jìn)行測(cè)定,分析方法參照《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》(第4版)進(jìn)行。

1.3 工藝流程

試驗(yàn)流程見(jiàn)圖1。

圖1 工藝流程圖

2 結(jié)果與分析

2.1 生物接觸氧化池的掛膜

試驗(yàn)采用快速間接接種。氧化池中注入新鮮污水,向裝置投加10 kg干污泥,關(guān)閉進(jìn)出水閥門(mén),悶曝2 d后,填料表面呈淡黃色,鏡檢有菌膠團(tuán)出現(xiàn),池中微生物活性不高。不斷曝氣并給連續(xù)小流量進(jìn)水,7 d后,填料上的生物膜逐漸變厚,顏色由淡黃色逐漸加深,有泥腥味。鏡檢發(fā)現(xiàn)大量小口鐘蟲(chóng),填料底部有少量線蟲(chóng),試驗(yàn)過(guò)程中不斷檢測(cè)進(jìn)出水水質(zhì)變化情況,COD出水值為32 mg/L,去除率63.6%,表明掛膜試驗(yàn)基本結(jié)束。

2.2 正交試驗(yàn)法確定因素

試驗(yàn)設(shè)計(jì):以氣水比(因素A)、水力負(fù)荷(因素B)和水溫(因素C)作為考察因素,以COD去除率為考察指標(biāo),采用L9(34)正交試驗(yàn)表進(jìn)行試驗(yàn)。因素水平見(jiàn)表1。按照上述方法分別測(cè)定COD去除率,正交試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。極差RJ越大,說(shuō)明該因素的水平變化對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)的影響越大,即該因素越重要[6]。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果直觀分析可知A2B2C3對(duì)COD的去除率最高,為66.5%。由此可以根據(jù)RJ的大小順序排出因素的主次。所考察的3個(gè)因素對(duì)COD去除率的影響,顯著性大小為C＞A＞B。

表1 正交試驗(yàn)因素水平表

表2 正交試驗(yàn)結(jié)果

2.3 水溫因素影響

試驗(yàn)期間,通過(guò)對(duì)進(jìn)入氧化池裝置污水水溫的控制,水溫分別取10℃、15℃、20℃、25℃作為控制點(diǎn)分析水溫因素對(duì)效果的影響,見(jiàn)圖2。對(duì)比可知,水溫在10℃～15℃之間,COD和氨氮去除效果并不明顯。證明水溫較低,微生物生長(zhǎng)速度比較緩慢,活性較弱,從而影響去除率。當(dāng)水溫在15℃～20℃之間;微生物達(dá)到了最佳活性溫度,生長(zhǎng)繁殖加快,COD和氨氮處理效率提高,而氨氮處理效率變化更明顯;但隨著水溫升高,去除率和處理效果并沒(méi)有隨之提高,而是下降,說(shuō)明水溫已經(jīng)超出了微生物最佳活性溫度。

圖2 水溫因素影響

2.4 氣水比因素影響

溶解氧濃度是氧化裝置中的一個(gè)重要參數(shù)。試驗(yàn)期間通過(guò)氣水比的改變,氣水比分別取14∶1、16∶1、17∶1、18∶1、20∶1 并保持水溫為20℃、水力負(fù)荷為5.0 m3/d不變,來(lái)分析氣水比因素對(duì)處理效果的影響,見(jiàn)圖3。進(jìn)行對(duì)比分析在氣水比14∶1時(shí),COD和氨氮的去除率較低,當(dāng)氣水比提高到 16∶1時(shí),COD和氨氮的去除率分別達(dá)到了最高值90%和70%,表明此時(shí)溶解氧濃度能夠滿(mǎn)足氧化裝置中微生物生長(zhǎng)及代謝需要。而進(jìn)一步使氣水比增大,COD和氨氮的去除率降低。說(shuō)明過(guò)高的氣水比并不能使氧化裝置中的溶解氧濃度得到提高,而過(guò)高的氣水比產(chǎn)生的較強(qiáng)湍流使填料上的生物膜脫落降低微生物總量,處理效果降低[7]。能耗關(guān)系到污水處理工藝的評(píng)價(jià)指標(biāo)和處理方法的可行性[8]。在好氧處理工藝中曝氣設(shè)備能耗占總運(yùn)行費(fèi)用的比重較大,減少曝氣量可以在一定程度上降低運(yùn)行的費(fèi)用。所以最佳氣水比控制在16∶1。

圖3 氣水比因素影響

2.5 水力負(fù)荷因素影響

試驗(yàn)期間通過(guò)進(jìn)水流量的改變,使水力負(fù)荷分別為 4.0 m3/d、5.0 m3/d 、6.0 m3/d、7.0 m3/d、8.0 m3/d并保持水溫為20℃、氣水比為16∶1不變,來(lái)分析水力負(fù)荷因素對(duì)處理效果的影響,見(jiàn)圖4。對(duì)比分析,當(dāng)流量在5.0 m3/d時(shí),處理效果最佳,COD和氨氮的去除率分別為81.0%和88.8%。伴隨著進(jìn)水流量的不斷增大,COD和氨氮的處理效果在降低?？梢?jiàn),處理效果與水力負(fù)荷不成簡(jiǎn)單的線性關(guān)系。當(dāng)水力負(fù)荷在4.0 m3/d～5.0 m3/d時(shí),處理效果在不斷的提高,說(shuō)明水力負(fù)荷增加能加速水在池中擴(kuò)散速度反應(yīng)傳質(zhì)效應(yīng)也得到提高并對(duì)填料表面老化的生物膜形成有效沖刷,促使生物膜及時(shí)更新,防止因生物膜過(guò)厚而發(fā)生堵塞現(xiàn)象。當(dāng)水力負(fù)荷大于5.0 m3/d時(shí),去除率在不斷的減低,經(jīng)分析可能是由于填料上成熟的生物膜被水流沖刷帶走,而又難以在填料表面附著形成新的生物膜,從而使裝置中的微生物總量降低,處理能力受限,出水水質(zhì)變差。

圖4 水力負(fù)荷因素影響

3 結(jié) 語(yǔ)

經(jīng)過(guò)對(duì)不同工況下試驗(yàn)數(shù)據(jù)的經(jīng)典統(tǒng)計(jì)分析,得到以下結(jié)論:

(1)通過(guò)對(duì)進(jìn)入氧化池裝置污水水溫的控制,對(duì)比不同水溫下COD和氨氮的去除率,表明水溫過(guò)低或過(guò)高都使微生物的活性降低,從而影響出水水質(zhì)。

(2)氣水比是影響氣提式氧化裝置處理效果的重要因素,主要通過(guò)溶解氧來(lái)影響處理效果,因此,溶解氧濃度是生物接觸氧化工藝中一個(gè)重要的控制參數(shù)。在水溫保持為20℃、水力負(fù)荷為5.0 m3/d條件下,試驗(yàn)得到的最佳氣水比為16∶1。

(3)氣提式氧化裝置中的水力負(fù)荷是影響有機(jī)負(fù)荷的主要因素。因此,水力負(fù)荷增加適當(dāng),有利于水在池中擴(kuò)散和提高反應(yīng)傳質(zhì)效率。在水溫保持為20℃、氣水比為16∶1條件下,試驗(yàn)到的最佳水力負(fù)荷為5.0 m3/d。

(4)試驗(yàn)期間氣提式氧化裝置對(duì)COD和氨氮的平均去除率分別為80%和56%。出水COD、氨氮等指標(biāo)均達(dá)到了城市雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

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[3]丁曉玲,賈春寧.生物接觸氧化工藝處理難降解有機(jī)廢水的研究[J].水處理技術(shù),2005,31(7):20-24.

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[8]張自杰,等.廢水處理理論與設(shè)計(jì)[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2003:675-680.

Small Pilot Study on Domestic Sewage Treatment by Using Air-lift Contact Oxidation Method

WU Yan-zhou,WANG Wei-hong
(College of Water Conservancy and Civil Engineering,Xinjiang Agricultural University,Wulumuqi,Xinjiang830052,China)

Pointing to the affecting factors of air-lift contact oxidation method on domestic sewage treatment,under laboratory conditions,taking the domestic sewage in a middle school's student area for example,and combining with the orthogonal experiment principles in probability and statistics,the affecting significance of the water temperature,gas-water ratio and hydraulic load on COD removal efficiency of the indexes is analyzed and appraised here in detail.The results show that when the water temperature is at 20℃,the treatment effect is relatively good,the best gas-water ratio is16∶1,the hydraulic load is 5.0 m3/d,COD and ammonia nitrogen removal rate are 80%and 56%respectively,and the effluent COD,ammonia nitrogen and other indicators have reached the miscellaneous water quality standards in cities.

air-lift;contact oxidation;domestic wastewater

X703

B

1672—1144(2012)02—0010—04

2011-12-01

2012-01-27

新疆水利水電工程重點(diǎn)學(xué)科基金項(xiàng)目(2002-10-05)

吳彥洲(1986—),男(漢族),山西臨汾人,碩士研究生,研究方向水處理工藝。

王維紅(1967—),女(漢族),副教授,碩士生導(dǎo)師,主要從事水處理技術(shù)研究。